EVALUACIÓN DE LA TOXICIDAD

EQUIPO 1:

LAURA VANNESA ARCE CARBAJAL

JUAN JIMÉNEZ

ELIZABETH OLIVAR GONZÁLEZ

CESAR LUCIO GARCÍA

MITZI AVELAR ARELLANO

RELACIONES DOSIS-EFECTO Y DOSIS-RESPUESTA

Efecto es la manifestación de la acción de un fármaco que modifica algún mecanismo bioquímico o función fisiológica. Este cambio debido a la interacción a nivel molecular entre el xenobiótico y constituyentes biológicos puede no ser evidente (efecto subclínico) o manifiesto (efecto clínico).

La correspondencia entre la cantidad de tóxico y la magnitud del efecto es lo que se conoce como la relación dosis-efecto o dosis-respuesta.

La mayoría de los estudios de la relación dosis/respuesta se ha hecho para determinar los efectos terapéuticos de drogas en experimentos de tipo farmacológico.

• Lo que se denomina efecto o respuesta tóxica es un cambio orgánico permanente que debe de poder ser medido en el componente bajo estudio y tener un valor de cero cuando la dosis es cero. La medición puede hacerse a diferentes niveles; molecular, celular, órgano, organismo, pero independientemente del nivel, el efecto debe ser medible.

Y ¿CÓMO EJERCE SU EFECTO UN XENOBIÓTICO?

• Para entenderlo mejor, lo traspolaremos al lenguaje farmacológico:

Farmacodinamia: Describe como actúan los fármacos y los efectos que producen.

La mayoría de los fármacos afectan funciones fisiológicas de una manera muy determinada (Acción específica ) Mediante:

• Interacción con dianas farmacológicas

Los Fármacos con acción inespecífica: No interactúan con dianas determinadas y el fármaco debe sus efectos a sus propiedades fisicoquímicas como:

Cambio en la osmolaridad

Modificación del pH líquidos corporales o

Quelación

Las relaciones entre las concentraciones y los efectos farmacológicos de los fármacos tienen: un Interés terapéutico y conocer las reacciones adversas.

DIANAS DE LA ACCIÓN FARMACOLÓGICA :

• Enzimas, los fármacos actúan como: – Inhibidores reversibles o irreversibles, o como – Falsos sustratos: análogos del sustrato de la reacción.

• Transportadores

• Canales iónicos: Na+ , Cl- , Ca++, K+ .

• Receptores

Ningún fármaco tiene una acción totalmente específica, pueden actuar sobre varias dianas.

RECEPTOR FARMACOLÓGICO

Localización:

Membrana externa

Citoplasma

Núcleo

Tipos de receptores:

Receptores acoplados directamente a canales iónicos: causando una apertura o cierre del canal.

Receptores acoplados a proteínas G: que requieren la Síntesis de un segundo mensajero químico (Ca2+ , AMPc y GMPc)

• Activación del receptor : capacidad del fármaco, una vez unido a su receptor, de activarlo y producir un efecto biológico

Fármacos agonistas: presentan afinidad y actividad intrínseca. Agonista puro: presenta afinidad y actividad intrínseca máxima.

Agonistas parciales: muestra afinidad, pero su actividad intrínseca es menor que la de un agonista puro.

Fármacos antagonistas: presenta afinidad, pero NO actividad intrínseca.

MUESTREO BIOLÓGICO

• El muestreo biológico o dosimetría interna consiste en la determinación cuantitativa de la concentración del tóxico o sus metabolitos en uno o más medios corporales del organismo expuesto.

• Esta información se usa para estimar la exposición que experimentan cada uno de los tejidos del cuerpo, con el fin de estimar la magnitud de la exposición ambiental y para demostrar que existió una exposición efectiva. El simple hecho de que el tóxico se encuentre dentro del organismo es la prueba de que existió la exposición.

• El diseño del muestreo biológico consiste en seleccionar el medio biológico que se va a muestrear, la especie química que se deberá analizar y el tiempo al que se deberá tomar la muestra.

FACTORES PRINCIPALES QUE SE CONSIDERAN AL DISEÑAR EL MUESTREO.

• Tipo de Exposición. En el caso de las exposiciones intermitentes el tiempo transcurrido desde la exposición es muy importante debido a que la concentración del agente puede variar rápidamente con el tiempo. La concentración interna se incrementa al inicio de la exposición y después empieza a disminuir debido al efecto de los procesos de desintoxicación del organismo (metabolismo y excreción). El tiempo transcurrido no es tan importante si la exposición es continua, ya que la concentración del compuesto estará prácticamente constante, cuando se establece el régimen estacionario.

• Movilidad y metabolismo. Dependiendo de las propiedades físicoquímicas y bioquímicas del tóxico éste se transportará a distintas velocidades hacia los órganos, se acumulará y se transformará a velocidades diferentes en cada uno de los órganos en los que penetró. Si el compuesto original se biotransforma rápidamente, entonces su concentración, en los medios biológicos, será muy baja y en ese caso es más significativo seguir la concentración de sus metabolitos. El compuesto se puede encontrar en la sangre, acumulado en grasa, pelo, uñas, músculo o hueso, o encontrarse en las secreciones del organismo (orina, heces, leche, sudor) etc.

• Facilidad de muestreo. Se prefiere analizar los medios de los que se puedan obtener las muestras más fácilmente, invadiendo el organismo lo menos posible. Se prefiere el medio en el que se encuentre la especie química relevante en forma más fácil de analizar

• Los medios más comúnmente analizados son la orina, la sangre y el cabello. .

ORINA

En este medio se encuentran los xenobióticos y/o sus productos de excreción que sean solubles en agua.

El muestreo es muy sencillo, no requiere de procedimientos invasivos ni de personal especializado. Como la orina es una solución acuosa homogénea es muy fácil estimar la recuperación del analizando.

Los cambios en flujo y composición de la orina influyen sobre la concentración de las substancias en este medio y por lo tanto los resultados se deben de corregir por estos factores.

CABELLO

• La mayoría de los compuestos que se incorporan al cabello son los que tienen afinidad por los grupos sulfhidrilo de la queratina.

• El cabello crece lentamente, así que su muestreo no es adecuado para evaluar exposiciones recientes. Se sabe que sólo en una de las fases de crecimiento del cabello (anagenia) se incorporan los xenobióticos, presentes en el cuerpo, al eje del cabello y se sabe también que la velocidad de crecimiento en esa fase es de 0.37 mm/día. Esta información se usa para reconstruir, con buena exactitud, la historia de exposiciones pasadas por períodos prolongados. Desafortunadamente solo se tiene datos para muy pocas substancias que nos permitan estimar el coeficiente de partición sangre-pelo.

• El principal problema que se tiene con el muestreo del cabello es la contaminación proveniente de fuentes externas como partículas suspendidas en el aire, contaminantes presentes en el agua, productos de limpieza y cosméticos.

• El muestreo de cabello no es un procedimiento invasivo.

SANGRE

• Como se mencionó anteriormente, la sangre se supone que está en equilibrio con todos los órganos del cuerpo y, por lo tanto, es el medio que mejor refleja la exposición de los diferentes órganos en un momento dado.

• El factor que más afecta la representatibidad de los resultados del muestreo de sangre es la distribución del tóxico entre el plasma y las células que puede variar con el periodo de exposición y el lapso transcurrido desde que sucedió. Como se verá más adelante, la distribución depende de las propiedades físicoquímicas del compuesto. Los liposolubles normalmente se encuentran en las células y los compuestos ionizados en el plasma. En cada uno de estos compartimentos el compuesto se puede encontrar libre o asociado a diferentes ligandos como proteínas, cloruros, glutatión.

• El muestreo de sangre requiere de entrenamiento especializado y se deben de tener los siguientes cuidados:

• no contaminar la muestra con la aguja o con el recipienteseleccionar procedimientos de muestreo y preparación que no afecten los resultados. Por ejemplo, si se usa EDTA como anticoagulante no se podrá hacer la determinación del nivel de plomo plasmático. La concentración de plomo que se determine en una muestra preparada en esta forma será un valor más alto que el real, debido a que el EDTA redistribuye el ion al provocar su emigración de las células al plasmahacer la determinación del hematocrito para estimar la recuperación del analizando

OTROS MEDIOS

• Se pueden seleccionar otros medios biológicos para tomar muestras, tales como, aire exhalado (v.g. en la determinación de alcohol etílico), células exfoliadas de la piel, uñas, sudor, saliva, hueso y leche materna. El análisis de leche materna se utiliza principalmente para estimar exposiciones de infantes, más que para estimar concentraciones corporales en la madre.

La magnitud y tipo de los efectos adversos producidos dependen de la duración de la exposición. En algunas ramas de la toxicología, se les dan nombres diferentes a la longitud de las exposiciones a las que se acostumbran en toxicología ambiental. Por ejemplo; en farmacología las exposiciones se denominan de la forma siguiente: las exposiciones agudas se refieren a exposiciones de menos de 24 horas y usualmente a una sola dosis,

• las exposición subagudas corresponden a exposiciones de uno a tres meses;

• y las exposiciones crónicas corresponden a exposiciones por más de tres meses o una determinada fracción del tiempo de vida normal del organismo en estudio.

• La frecuencia de administración es también muy importante y la respuesta tóxica se incrementa cuando:

• la velocidad de absorción es más grande que la velocidad de eliminación cuando el intervalo de dosificación es menor que el tiempo requerido para una eliminación completa.

El efecto va ligado a dos variables: dosis y tiempo, aunque con frecuencia se considera sólo el binomio dosis-efecto. Esta relación puede ser de dos tipos:

a) Cuántica. Responde a la ley del todo o nada; ante una dosis el individuo presenta el máximo efecto posible o no experimenta nada.

b) Gradual. El efecto es función de la dosis; la representación gráfica de esta relación se aproxima (porque generalmente es una nube de puntos) a una hipérbola (Fig. 2.3) que muestra cómo al aumentar la dosis se incrementa el efecto.

CURVAS DE DOSIS-EFECTO

De conformidad con el ya destacado carácter relativo de la toxicidad, al representar gráficamente la relación dosis-efecto de un medicamento, encontramos las siguientes áreas de correspondencia (Fig. 2.13):

A. Sin efecto aparente favorable o desfavorable. B. Zona de aplicación terapéutica. C. Efectos tóxicos transitorios o reversibles. D. Efectos tóxicos irreversibles.

HORMETINASTodas aquellas sustancias que absorbidas a pequeñas dosis ejercen un efecto beneficioso para los procesos fisiológicos, pero que a dosis más altas o cuando dosis bajas repetidas originan concentraciones tisulares elevadas, dan lugar a efectos tóxicos.

EJEMPLO DE HORMETINAS:El hierro es un mineral que se encuentra en la hemoglobina de los glóbulos rojos y está asociado al transporte del oxígeno y el dióxido de carbono por la sangre y otras funciones importantes en el cuerpo. La anemia se da cuando existen bajos niveles de hierro en la sangre y por tanto no se transporta bien el oxígeno. El hierro se utiliza (bajo prescripción) para mejorar el rendimiento atlético, la falta de atención, superar el cansancio o mejorar las probabilidades de embarazo. Sin embargo tiene un doble filo, porque un exceso de hierro es la causa más común de muerte por envenenamiento en niños.

En zona I, de carencia, y zona II, de insuficiencia, mejora la salud con la dosis, pero los niveles son insuficientes para una función fisiológica normal. La zona III es la de acción hormética de función fisiológica óptima. En la zona IV aparecen efectos nocivos y en la V fenómenos tóxicos que evolucionan según una representación sigmoidea (Fig. 2.14).

IDENTIFICACIÓN DE LOS PELIGROS POTENCIALES

Consiste en identificar las sustancias que pueden suponer peligros para la salud, la descripción de las formas específicas de toxicidad que pueden causar (neurotoxicidad, carcinogenicidad, etc.) y las condiciones bajo las cuales esas formas de toxicidad pueden expresarse en las poblaciones expuestas.

El componente adictivo del Klosidol es el propoxifeno (un opioide) pero como además viene en combinación con dipirona determina que muchos de los efectos indeseables observados dependan de esta última.

Los peligros químicos se asocian con la exposición a sustancias en cualquier época de la vida. Las características de peligrosidad, es decir la clasificación como «tóxico, muy tóxico, nocivo, corrosivo, irritable, carcinogénico, tóxico para la reproducción, mutagénico, etc.», son asignadas con arreglo a los criterios establecidos por la legislación.

Un mismo compuesto puede provocar diferentes efectos dependiendo del tipo de exposición (ruta, duración, época, dosis), por lo que la evaluación del riesgo supone un proceso muy complejo. Además se producen interacciones entre compuestos, y los receptores de los compuestos pueden mostrar sensibilidad muy diferente, como en el caso de niños, adultos, ancianos, diferentes especies animales, etc.

EN LA EVALUACIÓN DE LOS RIESGOS SE EMPLEAN ANIMALES DE EXPERIMENTACIÓN POR LO QUE SE HAN PROPUESTO VARIAS LEYES DE PROTECCIÓN DEL BIENESTAR ANIMAL:

España:

Real Decreto 1201/2005, de 10 de octubre, sobre protección de los animales utilizados para experimentación y otros fines científicos. BOE núm. 252, 21 octubre 2005, 34367-34391

— Ley 32/2007, de 7 de noviembre, para el cuidado de los animales, en su explotación, transporte, experimentación y sacrificio. BOE nº 268 8-nov-2007

• Europa — EEC (1986a) Council Directive 86/609/EEC of 24 November 1986 on the approximation of laws, regulations and administrative provisions of the Member States regarding the protection of animals used for experimental and other scientific purposes. Official Journal of the European Communities, 1986, L358, 1-29 .

• — EEC (1986b) European Convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. Council of Europe, Strasbourg,

Los estudios epidemiológicos difieren de los ensayos clínicos y estudios con voluntarios, en que, a diferencia de los últimos, la aplicación del agente o la exposición laboral o ambiental de un grupo de personas ya ha tenido lugar antes de iniciar la evaluación. Para evaluar el riesgo de enfermedad o muerte, se examinan poblaciones que han sido expuestas a un agente y se compara con una población control no expuesta pero lo más parecida posible a la anterior (edad, sexo, raza, nivel socioeconómico, área geográfica, estilo de vida, influencia medioambiental, etc.).

Elaboró: Laura Vannesa Arce Carbajal

PRUEBAS DE TOXICIDAD AGUDA

Elizabeth Olivar González

RECORDEMOS QUE…

TOXICIDAD• Es la cantidad de una sustancia

que, bajo un conjunto específico de condiciones causa efectos perjudiciales

• Se expresa como mg/kg de peso vivo en un tiempo dado y una especie establecida.

Usualmente la cantidad total de una sustancia a la cual el organismo

está expuesto y que penetra al organismo por una vía específica e la

DOSIS.

Dosis Tóxica

Aquella dosis que produce algún efecto dañino

DOSIS LETAL

Aquella que produce la muerte• DL 100• DL 50

EXISTEN DIVERSOS INDICADORES DE TOXICIDAD, LAS CUALES ESTÁN BASADAS EN LA DOSIS, COMO:• Dosis letal absoluta (DL 100). Aquella cantidad de sustancia que

administrada a una población homogénea, produce la muerte en la totalidad de los individuos expuestos.

• Dosis letal 50 (DL 50). Cantidad de sustancia que mata el mitad de la población

• Dosis letal mínima (DL 01). Menor cantidad de sustancia capaz de provocar la muerte.

• Dosis umbral (Du). Nivel de sustancias por debajo del cual no se espera que aparezcan efectos nocivos, aunque sean de carácter leve.

CURVASDOSIS LETAL 50 (DL 50) Y DL 100• Ésta es representada a través de las curvas sigmoideas.

Libro: Fundamentos de ciencia toxicológica, José Bello Gutiérrez, pag. 40. https://books.google.com.mx/books?id=EwQk094_lKcC&pg=PA40&lpg=PA40&dq=DOSIS+LETAL+100+graficas&source=bl&ots=tX5LFSUjqY&sig=YirzcSMXUdxAYYbPdJTq9k_8p0E&hl=es&sa=X&ei=WMf_VO-CPZLfsASZ1ILYDw&ved=0CEsQ6AEwCA#v=onepage&q=DOSIS%20LETAL%20100%20graficas&f=false

• También puede obtenerse la pendiente de la recta, que sirve para comparar la toxicidad de dos o más compuestos entre sí

MAYOR PENDIENTE, MAYOR TOXICIDAD

DEFINICIÓN DE TOXICIDAD AGUDA

Capacidad de una sustancia de producir efectos adversos tras una sola exposición, administrada en 24 hrs.

Por lo general es presentada por la DL50 en mg/kg. Sin embargo como no son términos absolutos, necesitan patrones de referencia

Para ello se utiliza la escala de los

valores basada en la DL50 de la

sustancia

ESCALA DE VALORES DE LA DL50

• La legislación establece cuales son las sustancias que se clasifican como toxicidad aguda, estas son:

PRUEBAS DE TOXICIDAD AGUDA

1. Investigar los rangos de las dosis de una sustancia o compuesto en una única especie de animales.

Requiere seleccionar:• Vía de administración• Preparar el compuesto de forma adecuada para su

administración• Elegir especie

• Generalmente se llevan a cabo en ratas o ratones debido a:

1. Bajo costo

2. Disponibilidad

3. Abundantes datos toxicológicos sobre esta especie.

El compuesto ensayado se puede administrar por vía oral o vía intramuscular.

Obteniendo menor toxicidad a través de la vía oral, debido a:

1.Menor absorción a nivel gastrointestinal

2.Destoxificación a través del hígado.

2. Los organismos utilizados deben ser:

• Genéticamente idénticos• Libres de organismos

patógenos• Deben conservarse en un

ambiente estéril • En un ambiente

constantemente iluminado (12Hr/día).

3. Ya seleccionado el organismo, puede

exponerse a un rango de la sustancia.

4. Solo se requieren de dos animales para cada dosis. Deben ser sometidos a observación durante 24 hrs como mínimo por una semana.

5. La dosis administrada puede ser elevada o disminuida basado

en las investigaciones experimentales preliminares, para

estrechar el intervalo de dosis efectivas para determinar

letalidad.

EJEMPLO DE TOXICIDAD AGUDA DEL ENDOSULFAN

• El endosulfán es un insecticida que actúa por contacto o a nivel estomacal para control de mas de 100 plagas diferentes. Se ha usado en cultivos, como:

a. Vegetales: lechuga, jitomate, alcachofas.

b. Frutas: nueces, fresas, peras, uvas.

c. Forrajes: alfalfa, algodón.

ENDOSULFÁN EN HUMANOS

• La principal vía de exposición es por medio de l ingestión de laimentos contaminado con este plaguicida, produciendo daños a nivel sistémico: En sobrevivientes de una

intoxicación aguda se ha observado:

Deterioro cognitivo y emocional

Fallas en la memoriaDescoordinación motora

ESTUDIO DE TOXICIDAD SUBAGUDA

• Exposición de dosis repetidas en un periodo de tiempo o exposición a una sustancia química durante parte del ciclo de vida de un organismo (generalmente, no excede 10%).

• Con animales experimentales, el período de exposición puede variar de unos pocos días a seis meses.

PRUEBAS DE TOXICIDAD SUBAGUDAEstudio de toxicidad subaguda

Utilizar mínimo 2 especies de cada sexo, preferentemente una rata o roedor.Las pruebas de

toxicidad deberán durar como mínimo un mes

(ideal 6 meses)Los grupos deberán ser lo suficientemente grandes para proporcionar datos estadísticamente adecuados

• El modelo puede variar de acuerdo al tipo de estudio pretendido.

• En la rata se requieren al menos 10 animales de cada sexo para cada dosis y en el perro, al menos 4 animales de cada sexo.

• Su duración es de 3 meses, mientras que los de toxicidad crónica suelen durar 6 meses o un año, según el uso terapéutico que vaya a tener la sustancia.

• El objetivo es determinar la toxicidad de una sustancia, en su mayoría la industria farmacéutica emplea diversos ensayos para la aprobación del uso de cierto fármaco en desarrollo.

• A diario se miden parámetros (aspecto, comportamiento, peso, consumo de agua y alimento, ECG, examen oftalmoscópico, etc) y al final los animales son sacrificados y autopsiados. Al inicio del estudio y antes de la autopsia, se toman muestras de sangre y orina para ser analizadas. Se realiza examen macroscópico y microscópico de las vísceras y tejidos.

PRUEBA DRAIZE O TEST DE DRAIZEEl test Draize fue creado hace más de 45 años por John H. Draize, un toxicólogo que

trabajaba para la Food and Drug Administration (FDA) de EEUU.

Se utiliza para medir la irritación que causa una sustancia en los ojos y la piel de los animales.

Se suelen utilizar conejos albinos por distintas razones: • Baratos• Fáciles de obtener• Tranquilos y no agresivos• Fáciles de manipular• Y tienen ojos grandes con lo que facilita la

aplicación y observación de los efectos de la sustancia.

Irritación ocular

Se aplican soluciones de productos directamente en los ojos de los animales conscientes sin analgésicos durante 7 días.

Aparecen úlceras y hemorragias. Los animales quedan ciegos y se sacrifican para evaluar los efectos internos.

Se realiza lo mismo en la piel afeitada del conejo.

De esta forma miden la sensibilidad a la sustancia, así

como reacciones alérgicas

A. Se administra 0,1 mL en uno de los ojos.

B. Si la sustancia es sólida se debe pulverizar lo más fino posible

C. Se debe aplicar a 10 cm de distanciaD. El periodo de observación no suele

exceder de 21 días.

Éste estudio ha sido muy criticado debido a su crueldad implícita, los resultados poco relevantes y las diferencias en la anatomía y fisiología.

César Lucio

PRUEBAS DE TOXICIDAD CRÓNICA

Se observan los efectos adversos que ocurren como resultado de dosis repetidas con una sustancia química sobre una base diaria, o exposición a la sustancia química durante la mayor parte de vida de un organismo (generalmente, más del 50%).

Los estudios con exposición crónica durante dos años, se hacen con ratas o ratones para evaluar el potencial carcinogénico de las sustancias químicas.

FISIOPATOLOGÍA DE LA TOXICIDAD CRÓNICA• Mediada por la liberación de citoquinas pro inflamatorias ( IL-

1, IL-6, TNF alfa) por las células parenquimatosas, endoteliales y del estroma incluidas en el volumen de tejido facilitando el establecimiento de una fibrosis intersticial

Juan

OBJETIVOS• Conocer los efectos a largo plazo

• Determinar la dosis sin efecto adverso observado

• Identificar los órganos diana

• Detectar la posible reversibilidad de los efectos

• Determinar efectos acumulativos

Grupos de estudio:

4 lotes por sexo:

• 1 como control sin tratamiento

• 3 como niveles diferentes de dosis

Tiempo:• Toxicidad crónica a mediano plazo:

3 meses• Toxicidad a largo plazo: 1 a 2 años,

nunca menos de 6 meses

La administración del producto debe realizarse todos los días de la semana, ya que si solo se administra por 5 días se ha observado un descenso de los efectos tóxicos a las 48 horas.

La toxicidad crónica pueden originar:

• Carcinogenicidad

• Genotoxicidad

• Mutagenicidad

CARCINOGENICIDAD

Son los estudios en donde se observa la propiedad de producir cáncer en animales. Observa el aumento de la incidencia de los tumores espontáneos.

De conformidad con lo dispuesto en el punto 28 del anexo XVII del Reglamento REACH, el envase de las sustancias y mezclas clasificadas como carcinógenas de las categorías 1A y 1B deberá llevar, de forma legible e indeleble, la mención siguiente:

GENOTOXICIDAD

• La toxicidad para la reproducción incluye el deterioro de la función o capacidad reproductora masculina y femenina, así como la inducción de efectos adversos sobre el desarrollo de los descendientes y los efectos adversos sobre la lactancia o a través de ella.a) Los trastornos toxicos de la fertilidad

masculina y femenina, abarca:• Efectos negativos en el libido,

comportamiento sexual• Afectación de espermatogénesis u

ovogénesis• Actividad hormonal en proceso de

fertilización e implantación.

a) Los trastornos toxicos de la fertilidad masculina y femenina, abarca:

1. Efectos negativos en el libido, comportamiento sexual

2. Afectación de espermatogénesis u ovogénesis

3. Actividad hormonal en proceso de fertilización e implantación.

b) Toxicologia del desarrollo incluye:1. Efectos en la época prenatal y posnatal2. Efectos embriotóxicos y fetotóxicos:

peso, retraso en el crecimiento y desarrollo, defectos funcionalesy retraso mental

MUTAGENICIDAD

• Inducción de cambios hereditarios (mutaciones) en el genotipo de una célula como consecuencia de alteraciones o pérdida de genes o cromosomas.

DIFERENCIAS (RESUMEN)